4.5 光的衍射 学习任务单-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

该高中物理学习任务单聚焦光的衍射核心内容，涵盖衍射现象、明显衍射条件、条纹特点、衍射光栅及与双缝干涉的对比，以“课前预习衍射概念与条件—课中实验情境题深化理解—课后拓展应用光现象辨析”为脉络，构建“预习-探究-应用”的学习支架。 任务单突出科学探究与科学思维的融合，通过观察衍射现象、对比干涉与衍射图样强化物理观念，习题设计情境化（如烛光圆孔实验）、辨析性强（干涉与衍射对比题），以“观察-分析-应用”的学科方法，提升学生对光的波动性的理解和问题解决能力。

高中物理人教版选择性必修第一册 第四章《光》 4.5 光的衍射 学习任务单 课题 4.5 光的衍射 学习目标 1.观察光的衍射现象，认识衍射条纹的特点。 2.知道产生明显衍射现象的条件。 3.观察光的偏振现象，知道光是横波。 课前学习任务 1.光的衍射 (1)用单色平行光照射狭缝，当缝很窄时，光没有沿直线传播，它绕过了缝的边缘，传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象。 (2)各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射，致使影的轮廓模糊不清，出现明暗相间的条纹。 (3)发生明显衍射现象的条件：在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象十分明显。 2.衍射光栅 (1)构成：由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。 (2)增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度会变窄，亮度增加。 (3)种类：透射光栅和反射光栅。 3.发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。 4.衍射条纹的特点 5.双缝干涉与单缝衍射图样对比 单色光的双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹宽度不均匀，中央条纹最宽，两边依次变窄。 课中学习任务 1.让烛光照射到一块遮光板上，板上有一个可自由收缩的圆孔，当此圆孔缓慢地由大收缩变小直到闭合时，在孔后的屏上将先后出现的现象是(遮住侧面光)(　　) A．圆形光斑　倒立的烛焰　明暗相间的圆环 B．明暗相间的圆环　圆形光斑　倒立的烛焰 C．倒立的烛焰　圆形光斑　明暗相间的圆环 D．圆形光斑　明暗相间的圆环　倒立的烛焰 2.下列现象中属于光的衍射现象的是(　) A.雨后天空美丽的彩虹 B.阳光下肥皂膜的彩色条纹 C.光通过三棱镜产生的彩色条纹 D.对着日光灯从两铅笔缝中看到的彩色条纹 3.如图，用激光照射直径小于激光束的不透明圆盘，例如小分币，我们可以在光屏上看到的图样为下列图中的(　　) 4．(多选)在单缝衍射实验中，用红色激光照射单缝，在下列不同条件下缝后的屏幕上出现的现象正确的是(　　) A．当缝较宽时，屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹 B．当缝很窄并继续调窄，中央亮条纹变亮，宽度增大 C．当缝很窄并继续调窄，中央亮条纹亮度降低，宽度增大 D．当缝很窄，屏上出现了中央亮条纹，增大缝与屏间距离，则中央亮条纹宽度增大 5.(多选)用激光做单缝衍射实验和双缝干涉实验，比普通光源效果更好，图样更清晰。如果将感光元件置于光屏上，则不仅能在光屏上看到彩色条纹，还能通过感光元件中的信号转换，在电脑上看到光强的分布情况(如图所示)。下列说法正确的是(　　) A.当做单缝实验时，光强分布图如乙所示 B.当做单缝实验时，光强分布图如丙所示 C.当做双缝实验时，光强分布图如乙所示 D.当做双缝实验时，光强分布图如丙所示 课中学习任务答案 1.答案　A 解析　当圆孔较大时，屏上出现一个圆形光斑，随着圆孔缓慢地收缩，光斑逐渐变小；当圆孔小到一定程度时，屏上会出现倒立的烛焰，即小孔成像；继续使圆孔缓慢收缩，当圆孔的大小与光波波长相差不多时，在屏上可以观察到明暗相间的圆环，即圆孔衍射的图样；当孔闭合时，屏上就会一片黑暗，故A正确。 2.答案　D 解析　雨后天空美丽的彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射形成的，A错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于光的干涉，故B错误；一束白光通过三棱镜形成彩色光带属于光的折射现象，故C错误；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹，属于单缝衍射，故D正确。 3.答案　B 4.答案　ACD 解析　当缝较宽时，不会出现明显衍射现象，此时光近似为直线传播，因此屏上出现一条与缝宽相当的亮条纹，A正确；当缝的宽度变窄时，衍射现象更明显，中央亮条纹宽度增加，但亮度降低，B错误，C正确；当缝很窄，出现明显的衍射现象，屏上出现了中央亮条纹，增大缝与屏间距离，则中央亮条纹宽度增大，D正确。 5.答案　AD 解析　当做单缝实验时，中央是亮条纹，往两侧条纹亮度逐渐降低，且亮条纹的宽度不等，所以其光强分布图如题图乙所示，A项正确，B项错误；当做双缝实验时，在屏上呈现的是宽度相等的亮条纹，所以其光强分布图如题图丙所示，C项错误，D项正确。 课后学习任务 1.关于光现象及其应用，下列说法正确的是(　　) A．采用同一装置做双缝干涉实验，红光比紫光条纹宽度小 B．一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，波长变短 C．通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的偏振现象 D．“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体反射的太阳光发生了色散现象 2.(多选)关于光的衍射现象，下列说法正确的是(　　) A.红光的单缝衍射图样是红暗相间的直条纹 B.白光的单缝衍射图样是白黑相间的直条纹 C.光照到不透明小圆盘上出现泊松亮斑，说明发生了衍射 D.光照到较大圆孔上出现大光斑，说明光沿着直线传播，不存在光的衍射 3.用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是(　　) A.此实验说明了光不沿直线传播且具有粒子性 B.用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同 C.若只将圆孔变小，则中央亮斑和亮纹的亮度反而变大 D.若只将圆孔变小，则屏上得到的衍射图样的范围将会变大 4.对于以下光学现象的判断正确的是(　　) A．图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是全反射现象 B．图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，圆孔越小衍射越明显 C．图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹 D．图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的折射 课后学习任务答案 1.答案　B 解析　根据双缝干涉条纹间距公式Δx＝λ可知，采用同一装置做双缝干涉实验，波长越长，条纹间距越大，红光的波长大于紫光的波长，因此可知红光的条纹间距更大，故A错误；当光从光疏介质射向光密介质时，光将发生折射，且折射率大于1，而根据n＝可知，一束单色光由空气射入玻璃，这束光的速度变慢，而光在介质中传播时其频率不变，根据v＝λf可知，光的波长将变短，故B正确；通过手指间的缝隙观察日光灯，可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象，故C错误；“海市蜃楼”是因为大气密度不均匀，物体发出的光在不均匀空气层发生折射或者全反射而造成的，故D错误。 2.答案　AC 解析　红光照到狭缝上产生的衍射图样是红暗相间的直条纹，白光的衍射图样是彩色条纹，A正确，B错误；光照到不透明小圆盘上，在其阴影中心处出现亮斑，是衍射现象，C正确；光照到大圆孔上出现大光斑，大光斑的边缘模糊，正是光的衍射造成的，不能认为不存在衍射现象，D错误。 3.答案　D 解析　此实验说明了光的衍射现象，且光具有波动性，A错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，B错误；圆孔变小，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，C错误；圆孔变小，衍射现象更明显，衍射图样的范围反而变大，D正确。 4.答案　C 解析　题图甲中潜水员认为水面以上所有景物都出现在一个倒立的圆锥里，这是折射现象，故A错误；题图乙中心的亮斑被称为“泊松亮斑”，属于圆板衍射，圆板的尺寸越小衍射越明显，故B错误；题图丙是竖直金属环肥皂膜的干涉条纹照片，在白光下是水平的彩色条纹，故C正确；题图丁中水里的气泡看上去特别明亮，是因为光的全反射，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $